黑洞周围球状流的一般相对论两温度吸积解
高能天体物理现象
2019-02-20 v1
摘要
落向黑洞的物质是高温、完全电离的,且必然是跨声速的。由于电子通过同步辐射、轫致辐射和逆康普顿等过程负责辐射冷却,因此电子气体与质子气体应分别形成两个不同的温度分布。但两温度流的问题在于,变量数比方程数多一个。最简形式的吸积流是径向的,它有两个运动常数。而流动变量为径向体三维速度、电子温度和质子温度。因此,不同于单温度流,在两温度情形下,对于任意给定的运动常数集合存在多个跨声速解,且声点位置差异很大,并不唯一。我们借助热力学第二定律寻找打破简并的可能途径,证明所有可能解中仅有一个具有最大熵,因而是正确解。考虑这些正确解,我们表明吸积效率随质量吸积率增大而提高。我们表明,若吸积率超过爱丁顿吸积率的 60%,则落向超大质量黑洞的径向流辐射效率可超过 10%;而落向恒星级质量黑洞的吸积在接近爱丁顿极限时达到相同效率。我们还表明,耗散热对两温度解有定量影响。在存在显式热过程时,库仑耦合较弱。
引用
@article{arxiv.1811.05947,
title = {General relativistic two-temperature accretion solutions for spherical flows around black holes},
author = {Shilpa Sarkar and Indranil Chattopadhyay},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.05947},
year = {2019}
}
备注
26 pages, 9 figures. Accepted for publication in IJMPD